城市桥梁灾害实例及防灾措施

桥梁通常由4个基本部分组成，即桥面系、上部结构、下部结构和其他附属部分。桥面系包括桥面铺装、桥面板、伸缩缝、人行道、栏杆以及排水系统等。上部结构是在线路中断时跨越障碍的主要承重结构，是桥梁支座以上（无铰拱起拱线或刚架主梁底线以上）跨越桥孔的总称，主要包括：主梁、主桁架、主拱圈、横梁、横向联系、主节点、挂梁、联结件等。下部结构包括支座、盖梁、墩身、台帽、台身、翼墙、锥坡。桥墩和桥台支承上部结构并将其传来的恒载再传至基础。桥墩和桥台底部的奠基部分，称为基础，基础承担了从桥墩和桥台传来的全部荷载，这些荷载包括竖向荷载以及地震力、船舶撞击墩身等引起的水平荷载等。本节主要从桥面系、支座和桥梁基础3个方面来分析桥梁日常灾害。

1.桥面系病害及对策

桥面系包括桥面板、人行道板、栏杆（或者防撞栏杆）、桥面铺装层、伸缩缝、桥头搭板及引道。桥梁桥面系在长期运营过程中由于直接受到车辆运行、气候及其他多种因素的影响，不可避免的产生各种损伤和破坏，如不及时加固将会影响到桥梁的正常使用，严重的甚至引起交通事故或缩短桥梁使用年限。桥面系常出现的病害包括：桥面铺装出现网裂、龟裂、波浪、车辙以及贯通纵、横缝等；桥头与台背出现沉降下沉；伸缩缝出现堵塞、变形、异响；排水系统泄水管脱落、破损，桥面积水；栏杆或护栏出现露筋锈蚀、丢失残缺、松动错位等；人行道块件残缺、塌陷、网裂等。图5.5所示为桥面系的典型病害实例。

混凝土桥梁的表层受到自然或者人为因素的影响，在长年累月恶劣环境作用下，会导致各类裂缝、腐蚀等缺陷不断扩大，影响桥梁的安全运营。例如混凝土覆盖层损坏，会使保护层减薄或钢筋外露，导致钢筋锈蚀，严重时会削弱结构的强度和刚度，使桥梁遭到破坏。有些表层损坏还会向构件内部发展，造成混凝土强度降低，从而缩短桥梁结构的使用寿命。部分缺陷病害如图5.6所示。

图5.5　桥面系的病害实例

通常桥面裂缝引起的原因主要由以下4种：①荷载引起的裂缝：混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝；②温度变化引起的裂缝：混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝；③冻胀引起的裂缝：大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力，同时混凝土凝胶孔中的冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，分析导致裂缝出现；④施工材料质量引起的裂缝：混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配制混凝土所采用材料质量不合格，也可能导致结构出现裂缝。

桥面板在施工和使用过程中，若裂缝已产生，需根据裂缝长度、宽度和深度，分析裂缝产生的原因，选择合理的治理方案。常见的裂缝处理措施主要有：

图5.6　桥梁表层混凝土脱落实例

（1）表面修补法。表面修补法适用于对承载力无影响的表面及深进裂缝以及大面积细裂缝防渗、漏水的处理。

（2）压力注浆法。压力注浆法系用压浆泵将胶结料压入裂缝中，以恢复结构的整体性。

（3）碳纤维粘贴法补强。适用于裂缝宽度大于0.5mm以上部位。

（4）混凝土置换法。混凝土置换法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。

2.桥梁支座病害及对策

桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件。设计中除考虑其应有足够的强度、刚度和自由的转动或移动性能外，还应注意便于维修和更换，施工中应重视座板下混凝土垫层的平整，并应根据气温确定其安放位置；在地震设防区应考虑抗震措施。

桥梁日常维护中，支座是最容易出现病害的地方，比较常见的是：支座处混凝土缺损钢筋外露、长期荷载作用下容易发生剪切变形、钢支座的锈蚀、支座橡胶老化、辊滚轴支座的辊轴脱落、支撑垫石缺失等，如图5.7所示。

图5.7　桥梁支座病害

桥梁在使用过程中，常常会出现不同部位、不同形式的损坏。给维修养护带来了一定的难度，影响了车辆的平稳通行，造成了大量的险情。因此必须加强对桥梁支座养护维修与加固的重视，确保桥梁的稳定和行车运营的安全。(www.xing528.com)

根据桥梁支座缺陷或故障，主要的维修方法包括：

（1）支座部件的更换。当支座轴承有裂纹、切口以及个别辊轴大小不合适时，必须予以更换。尤其是实际纵向位移大于容许偏差或有横向位移时应加以矫正。

（2）梁支点承压不均匀时，应进行调整。调整时可采用千斤顶把梁上部顶起，然后移动调整支座的位置。

（3）桥梁支座板翘起、扭曲、断裂时应予更换或补充，焊缝开裂应予维修加固。

（4）油毡支座因损坏、掉落而不能发挥作用时，橡胶支座产生老化、变质而失效时，也需进行调整，加以维修加固。

3.桥梁基础病害及对策

桥梁基础的作用是承受上部结构传来的全部荷载，并把它们和下部结构荷载传递给地基。按构造和施工方法不同，桥梁基础类型可分为：明挖基础、桩基础、沉井基础、沉箱基础和管柱基础。因此，为了全桥的安全和正常使用，要求地基和基础要有足够的强度、刚度和整体稳定性，使其不产生过大的水平变形或不均匀沉降。

与一般建筑物基础相比，桥梁基础埋置较深，其原因是：①由于作用在基础上的荷载集中而强大，加之浅层土一般比较松软，很难承受住这种荷载，故有必要把基础向下延伸，使其置于承载力较高的地基上；②对于水中墩台基础，由于河床受到水流的冲刷，桥梁基础必须有足够的埋深，以防冲刷基础底面（简称基底）而造成桥梁沉陷或倾覆事故。一般规定桥梁的明挖、沉井、沉箱等基础的基底按其重要性和维修加固难易程度，应埋置在河床最低冲刷线以下至少2～5m。对于冻胀土地基，基底应在冻结线以下至少0.25m。对于陆地墩台基础，除考虑地基冻胀要求外，还要考虑生物和人类活动及其他自然因素对地表土的破坏，基底应在地面以下不小于1.0m。对于城市桥梁，常把基础顶置于最低水位或地面以下，以免影响市容。基顶平面尺寸应较墩台底的截面尺寸大，以利于施工。

近些年，随着高速铁路和重载高速交通的发展，我国所建铁路、公路跨河跨海的大型桥梁，多数采用深水群桩基础，其体积、阻水面积均较大，在循环荷载和冲刷的作用下，使得桩基础承载性状显著变化，由此可能引起桥梁毁坏和基础裸露等严重安全隐患。针对冲刷造成的桥梁基础病害（图5.8）及桥台与路堤之间存在着不均匀沉陷（图5.9），采取相应措施确保冲刷后基础的承载能力。

图5.8　桥梁基础冲刷

图5.9　桥台不均匀沉降

（1）验算冲刷后桩基承载力，若承载力不足，可采取加桩的方式，提高桩基承载力。

（2）对露筋的桩基础表面可以采取植筋、混凝土包裹等方式处理，防止侵蚀进一步发展。

（3）加强养护和检测，并严禁桥址附近的采砂作业，防止河床下切。

（4）承台周围布置防冲刷桩，减小对桩基的影响。